(57)【要約】【課題】  スティック・スリップ現象の発生を防止してアイドル騒音レベルの低減を図った変速機の騒音低減装置を提供する。【解決手段】  ２段階の捩り特性の領域のうち捩り角の小さい側の１段目の領域のヒステリシスＨ1は、捩り角の大きい側の２段目の領域のヒステリシスＨ2よりも小さく設定されるとともに、内燃機関のアイドル回転時、遊転歯車が出力軸から脱離して遊転状態にあるときに、フライホイールの捩り角ＸOに対する変速機の入力軸の捩り角ＸAの比ＸA/ＸOが少なくとも値１．０より小さくなるよう設定される。【選択図】      図５
2005265164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のフライホイールと複数の歯車の噛合状態を切り換えることで変速が達成される変速機の入力軸との間に設けられたクラッチと、前記複数の歯車の一部を構成するよう前記変速機の出力軸回りに回転自在且つ該出力軸と係脱可能に設けられ、前記入力軸を介して伝達される内燃機関の駆動力を前記出力軸との係脱により断接可能な遊転歯車とを備え、前記クラッチに内燃機関のトルク変動を吸収する緩衝機構を有してなる変速機の騒音低減装置において、
前記緩衝機構は、前記トルク変動に伴う前記クラッチの捩り角に対し所定捩り角を閾値として弾性定数及び捩りトルクのヒステリシスが異なる少なくとも２段階の捩り特性の領域を有し、
該２段階の捩り特性の領域のうち捩り角の小さい側の１段目の領域のヒステリシスは、
捩り角の大きい側の２段目の領域のヒステリシスよりも小さく設定されるとともに、
内燃機関のアイドル回転時、前記遊転歯車が前記出力軸から脱離して遊転状態にあるときに、前記フライホイールの捩り角に対する前記変速機の入力軸の捩り角の比が少なくとも値１．０より小さくなるよう設定されていることを特徴とする変速機の騒音低減装置。
【請求項２】
前記１段目の領域のヒステリシスは、該１段目の領域のヒステリシスをＨ1とし、前記クラッチ及び前記変速機の入力軸から出力軸までの慣性モーメントをＩとし、前記フライホイールの捩り角をＸOとし、前記アイドル回転時のアイドル回転角速度をωとし、補正係数をＫとしたときに、
Ｈ1＜(π/２・Ｉ)・ＸO・ω2・Ｋ
を満たすよう設定されていることを特徴とする、請求項１記載の変速機の騒音低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変速機の騒音低減装置に係り、詳しくは、アイドル騒音を低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
変速機のアイドル騒音は、エンジンの各気筒における燃焼が不連続であってトルク変動が生じることに起因し、駆動軸歯車と被駆動軸歯車間、被駆動軸歯車と遊転歯車間等の歯車間に歯面分離と歯打ちとが繰り返し生じることによって発生するといわれている。
これより、従来、駆動軸歯車と被駆動軸歯車との間にバックラッシュ除去機構が装着されていない場合には、駆動軸歯車と被駆動軸歯車間の歯面分離と歯打ちを考慮することによってアイドル騒音を計算予測し、クラッチに設けた多段緩衝機構（ばね等）の多段特性（ばね定数やヒステリシス）を調整することでアイドル騒音の低減を図るようにしていた。
【０００３】
例えば、歯車間の歯打力が大きいほど歯打ちが大きくなりアイドル騒音が増大することから、アイドリング時のクラッチ作動角をばね定数やヒステリシスが高く歯打力の大きい２段目に掛からないようばね定数やヒステリシスの低い１段目（初段領域内）に抑え込むことによってアイドル騒音を低減する技術が開発されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−３４４０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、最近の研究により、上記特許文献１に示すようにクラッチ作動角をばね定数やヒステリシスの低い１段目に抑え込むようにしても、実際にはアイドル騒音レベルが増大するという現象があることが確認された。
その原因の一つとして、クラッチに設けられた摩擦板が滑り難くなってクラッチが剛体接合状態に近くなり、多段緩衝機構における振動が停止振動状態となる、所謂スティック・スリップ現象の発生が考えられる。
【０００５】
そして、このようなスティック・スリップ現象の発生には、多段緩衝機構のヒステリシスが大きく関与していると予測でき、かかるスティック・スリップ現象の発生を防止すべく多段緩衝機構の１段目のヒステリシスを如何に適正な値に設定するかが課題となる。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、スティック・スリップ現象の発生を防止してアイドル騒音レベルの低減を図った変速機の騒音低減装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した目的を達成するために、請求項１の変速機の騒音低減装置では、内燃機関のフライホイールと複数の歯車の噛合状態を切り換えることで変速が達成される変速機の入力軸との間に設けられたクラッチと、前記複数の歯車の一部を構成するよう前記変速機の出力軸回りに回転自在且つ該出力軸と係脱可能に設けられ、前記入力軸を介して伝達される内燃機関の駆動力を前記出力軸との係脱により断接可能な遊転歯車とを備え、前記クラッチに内燃機関のトルク変動を吸収する緩衝機構を有してなる変速機の騒音低減装置において、前記緩衝機構は、前記トルク変動に伴う前記クラッチの捩り角に対し所定捩り角を閾値として弾性定数及び捩りトルクのヒステリシスが異なる少なくとも２段階の捩り特性の領域を有し、該２段階の捩り特性の領域のうち捩り角の小さい側の１段目の領域のヒステリシスは、捩り角の大きい側の２段目の領域のヒステリシスよりも小さく設定されるとともに、内燃機関のアイドル回転時、前記遊転歯車が前記出力軸から脱離して遊転状態にあるときに、前記フライホイールの捩り角に対する前記変速機の入力軸の捩り角の比が少なくとも値１．０より小さくなるよう設定されていることを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２の変速機の騒音低減装置では、前記１段目の領域のヒステリシスは、該１段目の領域のヒステリシスをＨ1とし、前記クラッチ及び前記変速機の入力軸から出力軸までの慣性モーメントをＩとし、前記フライホイールの捩り角をＸOとし、前記アイドル回転時のアイドル回転角速度をωとし、補正係数をＫとしたときに、
Ｈ1＜(π/２・Ｉ)・ＸO・ω2・Ｋ
を満たすよう設定されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の変速機の騒音低減装置によれば、２段階の捩り特性の領域のうち捩り角の小さい側の１段目の領域のヒステリシスは、内燃機関のアイドル回転時、遊転歯車が出力軸から脱離して遊転状態にあるときに、フライホイールの捩り角に対する変速機の入力軸の捩り角の比が少なくとも値１．０より小さくなるよう設定されているので、アイドル運転時、クラッチの摩擦板が滑り難くなってクラッチが剛体接合状態に近くならず、多段緩衝機構における振動が停止振動状態とならないようにでき、即ち振動が停止しない無停止振動状態を維持するようにでき、所謂スティック・スリップ現象の発生を良好に防止することができる。
【０００９】
これにより、エンジンのトルク変動を確実に吸収するようにでき、アイドル騒音レベルの低減を図ることができる。
また、請求項２の変速機の騒音低減装置によれば、フライホイールの捩り角ＸOとアイドル回転角速度ωとは共にアイドル回転に応じて決まるものであることから、一質量一自由度の振動系の運動方程式から導出される、
Ｈ1＜(π/２・Ｉ)・ＸO・ω2・Ｋ
なる式に基づいて１段目の領域のヒステリシスをアイドル回転に応じて容易に設定することができる。
【００１０】
この場合、補正係数Ｋを適宜調整するようにすれば、変速機毎の特性（個体差）に応じて１段目の領域のヒステリシスの最適化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る変速機の騒音低減装置の実施形態を添付図面に基づき説明する。
図１を参照すると、車両に搭載された本発明に係る変速機の騒音低減装置の概略構成図が示されている。なお、図１に示す変速機は、実機ではカウンタ軸上の歯車と複数の遊転歯車との噛合状態を切り換えることで変速を達成可能なものであるが、ここでは、便宜上、実機の変速機内部の出力軸上の全部の遊転歯車を取り外し、変速機の３速遊転歯車部に全ての遊転歯車の慣性モーメントを等価集中させた変速機モデルとして構成されている。しかしながら、以下に述べる当該変速機モデルでのアイドル騒音の低減手法は、実機についてそのまま適用できるものである。
【００１２】
同図に示すように、変速機（トランスミッション、以下Ｔ／Ｍと略す）１は、ケーシング３に入力軸２、カウンタ軸８及び出力軸１４が回転自在に軸支され、これら入力軸２、カウンタ軸８及び出力軸１４にはそれぞれ歯車が設けられ、エンジン（図示せず）からの駆動力が入力軸２からカウンタ軸８を経て出力軸１４に伝達されるように構成されている。
【００１３】
詳しくは、入力軸２の一端にはケーシング３の外側に位置してクラッチ４がクラッチハブ４ａを介して設けられ、他端には駆動軸歯車６が入力軸２と同期回転可能に設けられている。また、カウンタ軸８には駆動軸歯車６と噛合して被駆動軸歯車１０が設けられるとともに被駆動軸歯車１２がカウンタ軸８と同期回転可能に設けられている。そして、出力軸１４には被駆動軸歯車１２と噛合する遊転歯車１６が設けられている。
【００１４】
被駆動軸歯車１０には、バックラッシュ除去機構１１が設けられており、これにより被駆動軸歯車１０のバックラッシュが防止され、駆動軸歯車６と被駆動軸歯車１０間の歯打ちに伴う騒音が極力防止されている。
遊転歯車１６は、出力軸１４回りに回転自在にして出力軸１４と係脱可能であり、運転者からの駆動力の断指示や変速指示に従い、手動により或いは自動により係脱するよう構成されている。例えば、エンジンがアイドル運転状態にあり、Ｔ／Ｍ１の変速セレクト位置がニュートラル段であるような場合には、遊転歯車１６は出力軸１４から脱離されて出力軸１４回りに遊転し、エンジンの出力は出力軸１４に伝達されない。なお、遊転歯車１６は変速機において従来公知であり、その構成の詳細についてはここでは説明を省略する。
【００１５】
クラッチ４には、緩衝機構５が例えば複数のコイルスプリング及び皿ばね等から構成されて設けられており、この緩衝機構５によりエンジンのトルク変動が吸収されるとともに駆動系の異音等が解消される。即ち、緩衝機構５は多段階の捩り特性、即ちクラッチ特性を有する多段緩衝機構として構成されており、これによりエンジン回転速度Ｎeに拘わらずエンジンの駆動力がフライホイール２０からクラッチ４を介してスムーズにＴ／Ｍ１に伝達される。
【００１６】
詳しくは、クラッチ特性は２段階に設定されており、図２にクラッチ４の半円部を層状に示すように、緩衝機構５はばね定数（弾性定数）ｋの異なる２種類のコイルスプリング５ａ、５ｂとばね定数ｋに応じてクラッチトルク（捩りトルク）のヒステリシスＨを可変可能な皿ばねからなるヒステリシス機構５ｃとから構成されている。
つまり、図３を参照すると、クラッチ特性、即ちクラッチ４の捩り角θCLと緩衝機構５の反力であるクラッチトルクＴCLとの関係が示され、クラッチ特性はばね定数ｋとヒステリシスＨで定義されるが、同図に示すように、捩り角θCLがθ1'からθ1（所定捩り角）までと小さい１段目の領域（θ1'＜θCL＜θ1）では、対応するコイルスプリング５ａのばね定数ｋはｋ1と小さく且つヒステリシス機構５ｃのヒステリシスＨもＨ1と小さく設定され、捩り角θCLが大きい２段目の領域（θCL≦θ1'，θ1≦θCL）では、対応するコイルスプリング５ｂのばね定数ｋはｋ2と大きく（ｋ1＜ｋ2）且つヒステリシス機構５ｃのヒステリシスＨもＨ2と大きく（Ｈ1＜Ｈ2）設定されている。
【００１７】
より詳しくは、Ｔ／Ｍ１内の潤滑油は油温が低いほどクラッチ４に作用する粘性抵抗が大きく、このように粘性抵抗が大きいとクラッチ４の捩り角θCLの中心が図３で見て正（＋）方向にシフトすることになるのであるが、１段目の領域のクラッチ特性、即ち１段目のばね定数ｋ1とヒステリシスＨ1とは、エンジンがアイドル運転状態にあり、遊転歯車１６が出力軸１４から脱離されて出力軸１４回りに遊転している場合において、例えば、油温が所定の低温（例えば、２５℃）以下であって潤滑油の粘性抵抗が大きいときにエンジンのトルク変動による実際のクラッチ４の捩り角θCLがθ1'、θ1を越えて２段目の領域に掛かる一方、油温が当該所定の低温より大きいときには実際の捩り角θCLが２段目の領域に掛からないよう比較的小さく設定されている。
【００１８】
ところで、上述したように、ヒステリシスＨ1の値が大きすぎると、クラッチ４の摩擦板の滑りが悪くなり、所謂スティック・スリップ現象が発生する傾向にある。スティック・スリップ現象は、即ち緩衝機構５における振動が停止振動状態となることであり、故にスティック・スリップ現象が発生すると、緩衝機構５においてエンジンのトルク変動を吸収できなくなり、アイドル騒音が大きくなるという問題が生じる。従って、ここでは、スティック・スリップ現象を生起させないようにすべく、ヒステリシスＨ1については以下のように設定する。
【００１９】
なお、クラッチ４と変速機１の構成は、図４に示すような一質量一自由度の振動系モデルに置き換えることができることから、ここでは、説明を簡単にするため、当該振動系モデルに基づいて説明する。
一質量一自由度の振動系では、運動方程式は次式(1)で示される。
Ｉ・d2ＸA/dｔ2＋ｋ1・(ＸA−ＸO)＝±Ｈ1/２  …(1)
ここに、復号±は、＋：dＸA/dｔ−dＸO/dｔ＜０、−：dＸA/dｔ−dＸO/dｔ＞０である。
【００２０】
また、
Ｉ：クラッチハブと駆動軸歯車との慣性モーメントに、さらにカウンタ軸８及び被駆動軸歯車１０、１１、１２の慣性モーメントを入力軸２に換算して足し合わせた慣性モーメントの合計値
ｋ1：クラッチ１段目のばね定数
Ｈ1：クラッチ１段目のヒステリシス
ＸA：駆動軸歯車の絶対変位（変速機の入力軸の捩り角）
ＸO：フライホイールからクラッチへの強制変位入力（フライホイールの捩り角）
ＸA−ＸO＝ＸR：駆動軸歯車の相対変位、即ちクラッチの捩り応答作動角
である。
【００２１】
そして、式(1)にクーロン摩擦（ヒステリシストルク）の減衰パラメータηを導入し、相対伝達率ＸR/ＸOと絶対伝達率ＸA/ＸO（フライホイールの捩り角に対する変速機の入力軸の捩り角の比）を求めると、相対伝達率ＸR/ＸO及び絶対伝達率ＸA/ＸOがそれぞれ次式(2)、(3)のように求められる（詳細は自動車技術会論文集No.30,1985、P45-53等参照）。
ＸR/ＸO＝[[ｐ4−(４η/π)2]/(１−ｐ2) 2]1/2 …(2)
ＸA/ＸO＝[[(ＸR/ＸO) 2＋(４η/π)2]/[(１−ｐ2) 2・(ＸR/ＸO) 2＋(４η/π)2]]1/2
＝[[１＋(４η/π)2・(１−２/ｐ2)]/(１−ｐ2) 2]1/2  …(3)
ここに、
ｐ＝ω/ωn：起振振動数比
ω：フライホイールからクラッチへの強制変位入力の円振動数（アイドル回転角速度）
ωn＝(ｋ1/Ｉ)1/2：固有円振動数
η＝１/２・Ｈ/(ｋ1・ＸO)：クーロン摩擦の減衰パラメータ
である。
【００２２】
ところで、クラッチ４の捩り応答作動角ＸR、即ち駆動軸歯車の絶対変位ＸA（変速機の入力軸の捩り角）とフライホイール２０からクラッチ４への強制変位入力ＸO（フライホイールの捩り角）との相対変位（ＸA−ＸO）が値０になれば、相対伝達率ＸR/ＸOは値０になり、絶対伝達率ＸA/ＸOは値１．０になる。一方、ＸRが値０であるとは、即ち緩衝機構５における振動が停止振動状態となり、スティック・スリップ現象が発生することを意味している。これより、相対伝達率ＸR/ＸOの値或いは絶対伝達率ＸA/ＸOの値を考慮することによりスティック・スリップ現象の発生の有無を決定することができると考えられる。
【００２３】
従って、ここでは、例えば相対伝達率ＸR/ＸOの値に基づき、相対伝達率ＸR/ＸOが値０とならないように、即ち値０より大（ＸR/ＸO＞０）となるようにヒステリシスＨ1を設定する。なお、このことは、絶対伝達率ＸA/ＸOが値１．０とならないように、即ち値１．０より小（ＸA/ＸO＜１．０）となるようにヒステリシスＨ1を設定することと同じである。
【００２４】
ＸR/ＸO＞０とすると、式(2)は、ルート内の[ｐ4−(４η/π)2]/(１−ｐ2) 2が正（[ｐ4−(４η/π)2]/(１−ｐ2) 2＞０）であることと相俟って[ｐ4−(４η/π)2]/(１−ｐ2) 2＞０のように導かれる。ここで(１−ｐ2) 2は正であるから、これより無停止振動状態となる条件が次式(4)として求まる。
ｐ4−(４η/π)2＞０  …(4)
そして、上記η＝1/２・Ｈ/(ｋ1・ＸO) を式(4)に代入すると、無停止振動状態となるクラッチ１段目のヒステリシスＨ１の条件式が次式(5)のように求まる。
【００２５】
Ｈ1＜ｐ2・π/４・２・(ｋ1・ＸO)＝ｐ2・π・(ｋ1・ＸO) /２
＝(π/２・Ｉ)・ＸO・ω2  …(5)
即ち、フライホイール部の強制変位入力ＸO、フライホイール部の強制変位入力の円振動数ωに応じて無停止振動状態となるヒステリシスＨ１の範囲が良好に設定される。
ここに、これらＸOやωは、エンジン回転速度（アイドル回転速度）が決定されると必然的に定まる値である。従って、実際には、無停止振動状態となるヒステリシスＨ１の範囲は、アイドル回転速度が決まれば、当該アイドル回転速度に応じて容易に設定されることとなる。
【００２６】
これにより、緩衝機構５において振動は無停止振動状態となり、スティック・スリップ現象の発生が抑制される。
ところで、このようにアイドル回転速度に応じてヒステリシスＨ１の範囲が設定されることになると、ヒステリシスＨ１（実際にはη）に基づいて上記式(3)からＸA/ＸOが求まることになり、ＸA/ＸOとヒステリシスＨ１とは、理論上、緩衝機構５が停止振動状態（ＸA/ＸO＝１．０）となってスティック・スリップ現象が発生するまでの間、図５中に実線で示すような関係を有することとなる。
【００２７】
しかしながら、ＸA/ＸOとヒステリシスＨ１との関係は、クラッチ４と変速機１からなる実機においては、種々の要因によって図５中の破線のような関係を示す傾向にある。つまり、実際にはＸA/ＸO＝１．０となりスティック・スリップ現象が発生するまでヒステリシスＨ１に多少の余裕がある。換言すれば、実機では、ＸA/ＸO＜１．０の領域内においてヒステリシスＨ１を若干大きく設定可能である。
【００２８】
従って、実機への適用においては、上記式(5)に補正係数Ｋを適宜乗算して次式(5)’のように補正するようにしてもよい。
Ｈ1＜ｐ2・π・(ｋ1・ＸO) /２・Ｋ＝(π/２・Ｉ)・ＸO・ω2・Ｋ  …(5)’
ここに、補正係数Ｋは、実験によれば例えば値１．０〜１．５程度であるのがよい（例えば、Ｋ＝１．０〜１．５）。なお、補正係数Ｋを値１．０とすると上記式(5)となる。
【００２９】
また、スティック・スリップ現象に伴うアイドル騒音を確実に低減するためには、本来的にはヒステリシスＨ１は小さい方がよく、この場合には、Ｋを例えば値０．５〜１．０程度にすることも可能である（例えば、Ｋ＝０．５〜１．０）。
これにより、実機においても無停止振動状態が良好に実現され、スティック・スリップ現象の発生が抑制される。従って、エンジンのアイドル運転時、緩衝機構５によってエンジンのトルク変動を確実に吸収でき、アイドル騒音の低減を図ることができる。
【００３０】
以上で本発明に係る変速機の騒音低減装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、クラッチ４のクラッチ特性を２段階に構成したが、クラッチ特性は３段階以上であってもよく、この場合、少なくとも１段目の領域のクラッチ特性を上述の如く設定することにより上記同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】車両に搭載された本発明に係る変速機の騒音低減装置の概略構成図である。
【図２】クラッチの半円部を層状に示す図である。
【図３】クラッチ特性、即ちクラッチの捩り角θCLとクラッチトルクＴCLとの関係を示す図である。
【図４】一質量一自由度の振動系モデルを示す図である。
【図５】ＸA/ＸOとヒステリシスＨ１との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  Ｔ／Ｍ（変速機）
２  入力軸
４  クラッチ
５  緩衝機構
５ａ、５ｂ  コイルスプリング
５ｃ  ヒステリシス機構
８  カウンタ軸
１１  バックラッシュ除去機構
１２  被駆動軸歯車
１４  出力軸
１６  遊転歯車
２０  フライホイール
【図１】
2005265164.tif 000003
【図２】
2005265164.tif 000004
【図３】
2005265164.tif 000005
【図４】
2005265164.tif 000006
【図５】
2005265164.tif 000007